“国产操作系统为什么没人用？”
“因为上面没有软件。”
“那么多软件，下载下来，一安装不就行了吗？”
“不行，现在的软件都是给Windows开发的，国产操作系统是基于Linux爆改的，软件跑不了。”
“那就给国产Linux开发软件啊？！”
“没人开发，因为国产操作系统没人用。”
“你这不就成了鸡生蛋，蛋生鸡的了，无解循环......”
这是我和一个朋友关于国产桌面操作系统的一次对话。
其实这几年国产桌面操作发展得相当不错，像Deepin，统信等根据国人的审美和操作习惯，做了很多本土化工作，并且内置了各种常用的软件如WPS Office、搜狗输入法、有道词典、网易云音乐等，用来做日常办公完全够用。
但是，国产操作系统做得再好，也只能涵盖一部分软件，对于Windows庞大生态生态中那千千万万的软件，只能望洋兴叹了。
如果你要用的软件不被国产操作系统支持，那怎么办？
最简单的方案是用类似VirtualBox这样的虚拟机，在虚拟机中运行Windows，然后在Windows上安装想要的软件。
这种一层摞一层的办法有用，就是效率太低，运行速度太慢：
有没有办法，既能在Linux上运行Windows软件，又能避免效率的损失呢？
有！这个软件叫做Wine。
Wine不是虚拟机，而是一个软件兼容层，它通过“转发”的方式，让Windows程序可以运行在Linux之上。
要想理解Wine的秘密，必须得从最底层看起。
01
可移植的CPU指令
比如这段代码：
int foo(int x) {
return x * x;
}都基于x86 CPU编译（这一点儿很重要），在Linux上这样的：
在Windows上是这样的：
看起来差别相当大，对吧？
但是，由于两者生成的代码都是基于x86 CPU的，换句话说，CPU指令集(mov、imul、ret之类)是完全相同的。
Linux上可执行文件是ELF格式，下图的.text 区域就是CPU的指令
Window上的可执行文件是PE格式，CPU指令也在.text区域
既然.text区域的CPU指令在Windows和Linux之间是“可移植的”，你可能立刻会想到，如果有一个程序，可以把foo函数在Windows编译出的.text 给“取”出来，拿到Linux上执行，应该是可以运行的。
Wine其实就是这么干的，它把Windows可执行文件加载到内存中，分析一下，找到可执行代码的位置，跳转到这个地方执行就可以了！
02
系统调用
如果事情就这么简单，任何人都可以写一个Wine，Windows上的海量软件就可以轻松移植到Linux上，Windows生态的优势将不复存在。
但Windows的桌面霸主地位坚如磐石，这其中的关键就是：系统调用。
操作系统是对硬件功能的封装，它对外提供了一系列服务如读写硬盘、读写内存、进程管理等。
应用程序想使用这些服务，必须通过系统调用来进行，别无它法。
而Windows和Linux的系统调用，是完全不同的。
名称不同、参数不同、语义也不同。
一个稍微有用的应用程序，肯定要使用系统调用（无论是直接还是间接方式），那就立刻和操作系统绑定了。
比如这个hello world
#include <stdio.h>
int main() {
printf("Hello!\n");
return 0;
}在Linux上是这样的，它调用的是puts函数。
在Windows上编译后是这样的，调用的是printf函数。
puts和printf都C标准库的函数，C标准库最终还是走到系统调用那里，毕竟你要在控制台输出“Hello!”，这事儿只能操作系统来办。
要想在Linux上运行Windows程序，有两条路
（1）把Windows系统调用在Linux上重新实现一遍，这和重写OS差不多了
（2）把Windows系统调用拦截，转发到Linux的系统调用
Wine开发团队选择了第二条道路，当应用程序调用Windows 系统调用时，Wine进行“拦截”，然后转发到Linux的系统调用。
这个事情画个图很简单，实现起来太麻烦了。
Windows的系统调用非常多，源码又不公开，全是黑匣子，我们不知道Windows内部到底是如何实现的，Windows文档又很差......（大胆猜测一些，微软是故意的）。
更要命的是，这些系统调用还存在一些错误、缺陷、奇怪的副作用，Wine在拦截转发的时候，这些错误和缺陷不但不能修复，还必须原封不动地去复现它们。
如果不这么干，那些Windows软件在Linux上运行起来的行为就不同了。
这还不算完，别忘了Windows游戏啊，它们都在调用微软的DirectX，这是微软专门为游戏开发提供的API，仅支持Windows。
在Linux平台下也有个对应的东西，原来叫OpenGL，现在新一代的图形API叫做Vulkan。
很明显，DirectX和Vulkan是不同的东西。
为了把DirectX调用转换成Vulkan，Valve(Steam就是他们家的)和CodeWeavers（主要赞助Wine）合作开发了Proton。
Proton 最初于 2018 年 8 月 21 日发布，当时Valve还发布了一个 27 款游戏的名单，这些游戏经过测试和认证，性能与 Windows 原生版本相同，无需最终用户进行调整。其中包括《毁灭战士》（2016 年）、《雷神之锤》和《最终幻想 VI》等。
03
总结
看了Wine干的这些事情，你肯定会感慨，让Windows应用在Linux上顺利地跑起来可真不容易啊。
这是没办法的事情，谁让Windows是桌面操作系统的老大呢？
微软通过Windows系统调用API和DirectX等API，构建了非常宽的护城河。
开源的Wine在这个护城河上建立一座桥，这座桥虽然还不完美，但足以让大量的Windows应用来到Linux的世界快乐地玩耍。
相信国产操作系统一定会充分地利用Wine这样开源界的成果，让自己的生态变得更加丰富。
ps，本文用到的例子来源于https://werat.dev/blog/how-wine-works-101/，这篇文章有更多细节，感兴趣的话可以看看。
全文完，觉得不错的话点个赞或者在看吧！
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